DE69925173T2

DE69925173T2 - Kanalkodierungs-Verfahren und -Vorrichtung und Datenübertragungsvorrichtung in einem CDMA Nachrichtenübertragungssystem

Info

Publication number: DE69925173T2
Application number: DE1999625173
Authority: DE
Inventors: Chang Soo Park; Jun Jin Songnam-shi KONG; Hee Won c/o SAMSUNG ELECTRONICS CO. Pundang-Gu Kang; Jae Yoel Kim; Jong Seon c/o SAMSUNG ELECTRONICS CO Pundang-Gu No; Kyeong Cheo c/o SAMSUNG ELECTRONICS Pundang-Gu Yang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-05-30
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: DE69916830T2; JP2004007646A; KR100407342B1; JP3730972B2; CN101222293A; ES2240955T3; BR9910836A; CN1303549A; CA2333258A1; EP1084540A1; DE69916830D1; AU4169899A; MY128666A; AU756159B2; DE69925173D1; KR19990087851A; EP1084540B1; US6400703B1; ID27372A; EP1437872B1

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Datenübertragungsvorrichtung und ein Verfahren für ein Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen und Verteilen von Symbolen, welche in der Lage sind, eine Verschlechterung von Kanaleigenschaften während einer Datenübertragung zu verhindern.
2. Technologischer Hintergrund
Zur Zeit werden so genannte CDMA-Kommunikationssysteme (CDMA = code division multiple access, d.h. Codeaufteilung/Vielfachzugriff) auf Grundlage des IS-95 Standards implementiert. Jedoch nehmen mit der Weiterentwicklung der Kommunikationstechnologie die Teilnehmerzahlen bei Kommunikationsdienstleistungen stark zu. Daher werden viele Verfahren vorgeschlagen, um den erhöhten Anforderungen der Teilnehmer hinsichtlich qualitativ hochstehender Dienstleistungen zu entgegnen. Ein Ansatz für solche Verfahren beinhaltet ein Verfahren, um eine so genannte Forward-Link-Struktur zu verbessern.
Bei einer verbesserten Forward-Link-Struktur ist ein fundamentaler Forward-Link-Kanal für ein Multiträger-CDMA-System der dritten Generation auf der TIA/EIA TR45.5-Konferenz vorgeschlagen worden. Eine Forward-Link-Struktur für ein Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem ist in 1 abgebildet.
Gemäß 1 verschlüsselt ein Kanalcodierer 10 Eingangsdaten, und ein Ratenanpasser 20 wiederholt und greift Symbole, die durch den Kanalcodierer 10 ausgegeben werden, heraus. Hierbei hat der Dateneingang in den Kanalcodierer 10 eine variable Bitrate. Der Ratenanpasser 20 wiederholt und greift die codierten Datenbits (d.h. Symbole), die vom Kanalcodierer 10 ausgegeben werden, so heraus, dass die Symbolraten für die Daten mit der variablen Bitrate angepasst werden. Ein Kanalverschachteler 30 ver schachtelt einen Ausgang des Ratenanpassers 20. Ein Blockverschachteler wird typischerweise für den Verschachteler 30 verwendet.
Ein Langcodegenerator 91 erzeugt einen langen Code, der identisch zu dem ist, der vom Teilnehmer verwendet wird. Der lange Code ist ein eindeutiger Identifikationscode für den Teilnehmer. Somit werden den jeweiligen Teilnehmern unterschiedliche Langcodes zugeordnet. Ein Dezimator 92 kürt den Langcode, um eine Rate des Langcodes an eine Rate der Symbole anzupassen, die vom Verschachteler 30 ausgegeben werden. Ein Addierer 93 addiert einen Ausgang des Kanalverschachtelers 30 zu einem Ausgang des Dezimators 92. Für den Addierer 93 wird gewöhnlich ein ausschließliches ODER-Gatter verwendet.
Ein Demultiplexer 40 multiplext nacheinander Daten, die vom Addierer 93 ausgegeben werden, auf mehrere Träger A, B und C. Erste bis dritte binär-auf-vier-Signalhöhenkonverter konvertieren Signalhöhen von Binärdaten, die durch Demultiplexer 40 ausgegeben werden, indem Eingangsdaten von "0" auf "+1" und Eingangsdaten von "1" auf "–1" konvertiert werden. Erste bis dritte Orthogonalmodulatoren 61–63 codieren Daten, die von den ersten bis dritten Signalhöhenkonvertern 51–53 ausgegeben werden, jeweils mit entsprechenden Walshcodes. Hier haben die Walshcodes eine Länge von 256 Bits. Erste bis dritte Spreizer (Spreader) 71–73 spreizen Ausgänge der ersten bis dritten orthogonalen Modulatoren 61–63. Hierbei können QPSK-Spreizer (Quadrature Phase Shift Keying) für die Spreizer 71–73 verwendet werden. Erste bis dritte Abschwächer (oder Verstärkungssteuerungen) 81–83 steuern entsprechend jeweils zugehörige Abschwächungssignale GA-GC, die Verstärkungen der Spreizsignale, die von den ersten bis dritten Spreizern 81–83 ausgegeben werden. Hierbei werden die Signale, die von den ersten bis dritten Abschwächern 81–83 ausgegeben werden, unterschiedliche Träger A, B und C.
Bei der Forward-Link-Struktur von 1 besitzt der Kanalcodierer 10 eine Codierrate R = 1/3 und verschlüsselt die Eingangsdaten in drei codierte Datenbits (Codewörter oder Symbole) pro Bit. Solche codierten Datenbits werden nach Ratenanpassung und Kanalverschachtelung auf die drei Träger A, B und C demultiplext.
Das Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem von 1 kann durch Entfernen des Demultiplexers 40 und Verwenden von nur einem Satz bestehen aus dem Signalhöhenkonverter, dem Orthogonalmodulator, dem Spreizer (Spreader) und dem Abschwächer zu einem Einzelträger-CDMA-Kommunikationssystem modifiziert werden.
2 ist ein detailliertes Diagramm, welches den Kanalcodierer 10, den Ratenanpasser 20 und den Kanalverschachteler 30 zeigt. In 2 bestehen Daten einer ersten Rate aus 172 Bits (ganze Rate) pro 20 ms-Fenster; Daten einer zweiten Rate bestehend aus 80 Bits (1/2 Rate) pro 20 ms-Fenster; Daten einer dritten Rate bestehend aus 40 Bits (1/4 Rate) pro 20 ms-Fenster; und Daten einer vierten Rate bestehend aus 16 Bits (1/8 Rate) pro 20 ms-Fenster.
Gemäß 2 erzeugen erste bis vierte CRC-Generatoren 111–114 CRC-Bits entsprechenden Eingangsdaten mit unterschiedlichen Raten und addieren die erzeugten CRC-Bits zu den Eingangsdaten hinzu. Insbesondere wird ein 12-Bit-CRC zu den 172 Bitdaten der ersten Rate addiert; ein 8-Bit-CRC wird zu den 80 Bitdaten der zweiten Rate addiert; ein 6-Bit-CRC wird zu den 40 Bitdaten der dritten Rate addiert; und ein 6-Bit-CRC wird zu den 16 Bitdaten der vierten Rate addiert.
Erste bis vierte Restbitgeneratoren 121–124 addieren jeweils auch Bits zu den CRC-addierten Daten. Daher gibt der erste Restbitgenerator 121 192 Bits aus; der zweite Restbitgenerator 122 gibt 96 Bits aus; der dritte Restbitgenerator 123 gibt 54 Bits aus; und der vierte Restbitgenerator 124 gibt 30 Bits aus.
Erste bis vierte Codierer 11–14 verschlüsseln Daten, die jeweils vom ersten bis vierten Restbitgeneratoren 121–124 ausgegeben werden. Hierbei kann ein Faltungscodierer mit einer auf K = 9 beschränkten Länge und eine Codierrate von R = 1/3 für die Codierer 11–14 verwendet werden. In diesem Fall verschlüsselt der erste Codierer 11 die 192 Bitdaten, die vom ersten Restbitgenerator 121 ausgegeben werden, in 576 Symbole einer ganzen Rate; der zweite Codierer 11 verschlüsselt die 96 Bitdaten, die vom zweiten Restbitgenerator 122 ausgegeben werden, in 288 Symbole einer 1/2 Rate; der dritte Codierer 13 verschlüsselt die 54 Bitdaten, die vom dritten Restbitgenerator 123 ausgegeben werden, in 162 Symbole von etwa 1/4 Rate; und der vierte Codierer 14 ver schlüsselt die 30 Bitdaten, die vom vierten Restbitgenerator 124 ausgegeben werden, in 90 Symbole mit etwa 1/8 Rate.
Der Ratenanpasser 20 beinhaltet Wiederholer 22–24 und Symbollöschvorrichtungen 27–28. Die Wiederholer 22–24 wiederholen Symbole, die durch die zweiten bis vierten Codierer 12–14 ausgegeben werden, jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Malen, um deren Ausgangssymbolraten auf die volle Rate zu erhöhen. Die Symbollöschvorrichtungen 27 und 28 löschen Symbole, die durch die Wiederholer 23 und 24 ausgegeben werden, welche in der Anzahl die Symbole der ganzen Rate überschreiten. Da der zweite Codierer 12 288 Symbole ausgibt, was der Hälfte der 576 Symbole entspricht, die durch den ersten Codierer 11 ausgegeben werden, wiederholt der zweite Wiederholer 22 die empfangenen 288 Symbole zweimal, um 576 Symbole auszugeben. Da der dritte Codierer 13 162 Symbole ausgibt, was etwa 1/4 der 576 Symbole entspricht, die durch den ersten Codierer 11 ausgegeben werden, wiederholt der dritte Wiederhole 23 die empfangenen 162 Symbole viermal, um 648 Symbole auszugeben, was die Anzahl der 576 Symbole der ganzen Rate überschreitet. Um die Symbolrate auf die ganze Rate anzupassen, löscht die Symbollöschvorrichtung 27 jedes neunte Symbol, um 576 Symbole der ganzen Rate auszugeben. Da der vierte Codierer 14 90 Symbole ausgibt, was etwa 1/8 der 576 Symbole entspricht, die durch den ersten Codierer 11 ausgegeben werden, wiederholt der vierte Wiederholer 24 die empfangenen 90 Symbole achtmal, um 720 Symbole auszugeben, was die 576 Symbole der ganzen Rate anzahlmäßig überschreitet. Um die Symbolrate auf die ganze Rate anzupassen, löscht die Symbollöschvorrichtung 28 jedes fünfte Symbol, um 576 Symbole der vollen Rate auszugeben.
Erste bis vierte Kanalverschachteler 31–34 verschachteln die Symbole der ganzen Rate, die durch den ersten Codierer 11, den zweiten Wiederholer 22, die Symbollöschvorrichtung 27 und die Symbollöschvorrichtung 28 jeweils ausgegeben werden.
Eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) wird verwendet, um eine ausreichend niedrige Bitfehlerrate (BER) einer mobilen Station für einen Kanal mit einem niedrigen Signalrauschverhältnis (SNR) aufrechtzuerhalten, indem eine Kanalcodierverstärkung bereitgestellt wird. Das Forward-Link für das Multiträgerkommunikationssystem kann sich das gleiche Frequenzband mit dem Forward-Link für das existierende IS-95-System in ei nem Überlagerungsverfahren teilen. Jedoch gibt dieses Überlagerungsverfahren Anlass zu folgenden Problemen.
Beim Überlagerungsverfahren werden drei Forward-Link-Träger für das Multiträgersystem auf drei 1,25 MHz-Bänder überlagert, welche im existierenden IS-95-CMDA-System verwendet werden. 3 zeigt Übertragungsleistungsniveaus der jeweiligen Bänder von Basisstationen für das IS-95-System und das Multiträgersystem. Da beim Überlagerungsverfahren die Frequenzbänder für das Multiträgersystem über die Frequenzbänder des existierenden IS-95-Systems überlagert werden, wird die Übertragungsleistung oder Kanalkapazität zwischen der IS-95-Basisstation und der Multiträgerbasisstation im selben Frequenzband aufgeteilt. Im Fall, bei dem Übertragungsleistung zwischen zwei System aufgeteilt wird, wird die Übertragungsleistung zuerst für den IS-95-Kanal reserviert, der hauptsächlich einen Sprachservice unterstützt, und dann wird die maximale Übertragungsleistung, die den entsprechenden Trägem für das Multiträger-CDMA-System zugestanden werden kann, ermittelt. Hierbei kann die maximale Übertragungsleistung ein vorbestimmtes Leistungsniveau nicht überschreiten, da die Basisstation eine beschränkte Übertragungsleistung aufweist. Wenn weiterhin die Basisstation die Daten von zu vielen Teilnehmern überträgt, so nimmt die Interferenz zwischen den Teilnehmern zu, was zu verstärktem Rauschen führt. 3 veranschaulicht den Zustand, indem die IS-95-Basisstation und die Multiträgerbasisstation jeweils nahezu gleiche Übertragungsleistungen in den entsprechenden 1,25 MHz-Frequenzbändern zugewiesen haben.
Jedoch haben die IS-95-Kanäle der 1,25 MHz-Frequenzbänder eine unterschiedliche Übertragungsleistung entsprechend einer Änderung der Anzahl der aktuellen Teilnehmer und einer Änderung der Stimmaktivität der Teilnehmer. 4 und 5 veranschaulichen die Situationen, in denen die Übertragungsleistung, die der Multiträgerbasisstation reserviert wurde, bei einigen Trägem abnimmt, während die Übertragungsleistung, die für die IS-95-Basisstation reserviert ist, schnell bei den entsprechenden Frequenzbändern aufgrund einer Zunahme der Anzahl der IS-95-Teilnehmer zunimmt. Im Ergebnis kann eine ausreichende Übertragungsleistung für ein oder mehrere der mehreren Träger nicht reserviert werden, so dass die Signalrauschverhältnisse entsprechend den Trägern beim Empfänger verschieden sind. Folglich nimmt eine Bitfehlerrate (BER) bei einem Signal, das bei einem Träger mit den niedrigen Signalrauschverhältnis empfan gen wurde, zu. Das heißt, wenn die Anzahl der IS-95-Teilnehmer zunimmt und die Stimmaktivität relativ hoch ist, so nimmt die BER eines Signals, das via eines Trägers auf dem entsprechenden Frequenzband übertragen wird, zu, was zu einer verringerten Systemkapazität und einer verstärkten Interferenz zwischen den IS-95-Teilnehmern führt. Das heißt, das Überlagerungsverfahren kann zu einer Reduktion der Kapazität des Multiträgersystems und zu einer Zunahme der Interferenz zwischen den IS-95-Teilnehmern führen.
Beim Multiträgersystem können die jeweiligen Träger unterschiedliche Übertragungsleistungen haben, wie in den 4 und 5 veranschaulicht ist. Im Lichte des Verhaltens zeigt 4 die Leistungsverteilung, die ähnlich zum Fall ist, in dem ein R = 1/2 Kanalcodierer verwendet wird, und 5 zeigt die Leistungsverteilung, die schlechter als der Fall ist, in dem der Kanalcodierer nicht verwendet wird. Bei diesen Fällen können ein oder zwei von drei codierten Bits (d.h. Symbolen) für ein Eingangsdatenbit nicht übertragen werden, was zu einer Verschlechterung des Systemverhaltens führt.
Darüber hinaus ist selbst bei einem Direktspreiz-CDMA-Kommunikationssystem, das einen einzelnen Träger verwendet, die Gewichtsverteilung der Symbole, die durch Kanalcodieren erzeugt wurden, schlecht, was eine Verschlechterung des Verhaltens der Kanalentschlüsselung zur Folge haben kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kanalcodiervorrichtung und ein Verfahren, welches in der Lage ist, codierte Daten mit einem guten Kanalcodierverhalten bei einem CDMA-Kommunikationssystem zu erzeugen, bereitzustellen.
Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, eine entsprechende Kanalübertragungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht dann, eine Kanalcodiervorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche in der Lage sind, kanalcodierte Daten mit einem guten Kanalcodierverhalten zu erzeugen und die erzeugten kanalcodierten Daten auf die jeweiligen Träger bei einem Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem zu verteilen.
Es ist ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, eine Kanalübertragungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um erzeugte Symbole auf Träger zu verteilen, so dass ein Einfluss von Symbolen, die während der Übertragung beschädigt werden, bei einem Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem minimiert werden kann.
Es ist ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, eine R = 1/6-Faltungs-Codiervorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche in der Lage sind, ein Kanaleigenschaften bei einem Kanaltransmitter für ein CDMA-Kommunikationssystem zu verbessern.
Es wird ein Kommunikationssystem bereitgestellt, das wenigstens zwei Träger verwendet. Das Kommunikationssystem beinhaltet einen Kanalcodierer zum Codieren von Daten, eine Kanalsteuerung zum Erzeugen eines Steuerungssignals zum Übertragen von kanalcodierten Symbolen, so dass ein Verschlüsseln unter Verwendung von Daten, die über wenigstens einen Träger empfangen wurden, durchgeführt werden kann, und einen Symboldistributor, um die kanalcodierten Symbole wenigstens zwei Trägern zuzuweisen.
Weiterhin wird eine Kanalcodiervorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: eine Vielzahl von Verzögerungseinrichtungen, um ein Eingangsdatenbit zu verzögern, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen; einen ersten Operator, um über eine ausschließliche ODER-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein erstes Symbol zu erzeugen; einen zweiten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein zweites Symbol zu erzeugen; einen dritten Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits ein drittes Symbol zu erzeugen; einen vierten Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des ers ten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein viertes Symbol zu erzeugen; einen fünften Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein fünftes Symbol zu erzeugen; und einen sechsten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein sechstes Symbol zu erzeugen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung erhellt sich weiter anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in der Zusammenschau mit den beigefügten Figuren.
1 ist ein Diagramm, das eine Forward-Link-Struktur für ein herkömmliches Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine fundamentale Kanalstruktur für ein Forward-Link von 1 zeigt;
3 ist ein Diagramm, welches die Übertragungsleistungsverteilung von 1S-95-Kanalbändem und Multiträgerkanalbändern in dem Fall zeigt, indem die Multiträgerkanäle den IS-95-Kanälen bei denselben Frequenzbändern überlagert sind;
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, indem die Übertragungsleistung für einen der mehreren Träger verlängert wird, wenn eine Übertragungsleistung für einen entsprechenden IS-95-Kanal erhöht wird, aufgrund einer Beschränkung der Übertragungsleistung oder Übertragungskapazität des Systems;
5 ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, indem die Übertragungsleistungen zwei der mehreren Träger verringert wird, wenn die Übertragungsleistungen entsprechende IS-95-Kanäle erhöht werden, aufgrund einer Beschränkung der Übertragungsleistung oder Übertragungskapazität des Systems;
6 ist ein Diagramm, das ein Schema zum Erzeugen von Faltungscodes einer Symbolrate 1/6 zeigt, wobei ein Kanalcodierer und ein Symboldistributor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
7 ist ein ausführliches Diagramm, das einen R = 1/6-Faltungscodierer von 6 darstellt;
8 ist ein ausführliches Diagramm, das einen Symboldistributor von 6 zeigt;
9 ist ein Diagramm, das ein Übertragungsschema für ein Forward-Link unter Verwendung eines Kanalcodierers und eines Symbolsdistributors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein simuliertes Diagramm, das einen Vergleich des Verhaltens von R = 1/6-Faltungscodes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
11 ist ein Simulationsdiagramm, das einen Vergleich des schlechtesten Verhaltens von R = 1/2-Faltungscodes unter Verwendung von Erzeugendenpolynomen eines Faltungscodierers mit einer Codierrate von R = 1/3 zeigt;
12 ist ein Simulationsdiagramm, das einen Vergleich des Verhaltens unter R = 1/2 eingeschränkten Codes für ein R = 1/6-Faltungscode zeigt; und
13 ist ein Simulationsdiagramm, das unter den R = 1/6-Einschränkungscodes einen Vergleich des schlechtesten Verhaltens bei Verwendung eines R = 1/6-Faltungscodierers mit einer höchsten Performance zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Bei der nachfolgenden Beschreibung sind wohl bekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht ausführlicher beschrieben, da dies die Erfindung in den Hintergrund treten und dadurch verschleiern würde.
Ein Ausdruck "Symbol", wie er hierbei verwendet wird, bezieht auf ein codiertes Datenbit, das durch einen Codierer ausgegeben wird. Zur Vereinfachung der Diskussion wird angenommen, dass das Multiträgerkommunikationssystem ein Drei-Träger-CDMA-Kommunikationssystem ist, das drei Träger verwendet.
Bei einem Kommunikationssystem, das sowohl das IS-95-System als auch das Multiträgersystem unterstützt, bei dem Übertragungssignale von zwei unterschiedlichen Systemen bei denselben Frequenzbändern überlagert werden, werden codierte Symbole so aufgeteilt, dass eine Verschlechterung der Performance während des Entschlüsselns der beschädigten Symbole minimiert werden kann, und dann werden die aufgeteilten Codierdaten den entsprechenden Trägem zugewiesen. Selbst wenn einer der Träger während des Empfangs Interferenz aufweist, ist es somit möglich, das Entschlüsseln für nur die codierten Bits, die durch die anderen Träger übertragen wurden, durchzuführen, wodurch das Systemverhalten verbessert werden kann.
Darüber hinaus kann beim Forward-Link ein R = 1/6-Faltungscode für einen Kanalcodierer verwendet werden. Wenn daher der Kanalcodierer R = 1/6-Faltungscodes erzeugt, ist es schwierig, R = 1/6-Faltungscodes mit einem guten Entschlüsselungsverhalten zu finden. Somit betrifft die vorliegende Erfindung das Erzeugen von R = 1/6-Faltungscodes mit einem guten Entschlüsselungsverhalten und das Verteilen der erzeugten Faltungscodes auf mehrere Träger. Die R = 1/6-Faltungscodes, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, zeigen sowohl bei einem Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem, als auch bei einem DS-CDMA-Kommunkationssystem ein gutes Verhalten.
Es folgt nun eine Beschreibung, die die Arbeitsweise des Erzeugens von Symbolen zum Maximieren einer Kanalperformance und des Verteilens der erzeugten Symbole bei einem CDMA-Kommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft. Der Zweckmäßigkeit halber erfolgt die Beschreibung unter Bezugnahme auf ein Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem.
Zuerst erfolgt eine Bezugnahme auf R = 1/6-Faltungscodes für ein Multiträger-CDMA-Kommunikationssystem, das drei Träger verwendet. 6 veranschaulicht einen Fal tungscodierer und einen Symboldistributor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 6 codiert ein Faltungscodierer 601 ein Eingangsdatenbit in sechs Symbole, welche drei Trägern A, B und C zugewiesen werden. Zur Symbolzuweisung verteilt ein Symboldistributor 602 die sechs Eingangsbits gleichmäßig auf die drei Träger, von denen jeder zwei Bits erhält. Der Symboldistributor 602 verteilt die Symbole, die durch den Faltungscodierer 601 ausgegeben werden, wobei berücksichtigt wird, wie viele Träger unter den drei Trägern beschädigt sind. Durch Verwenden dieses Symbolverteilungsverfahrens kann die Performanceverschlechterung bei der Kanalentschlüsselung minimiert werden, selbst wenn einer oder zwei der drei Träger beschädigt sind.
Es folgt nun eine Beschreibung eines Verfahrens, wie der Symboldistributor 602 ausgebildet wird. Eine Bitfehlerrate (BER) hängt nach dem Kanalentschlüsseln von einem beschädigten Abschnitt für die Symbole, die durch den Kanalcodierer codiert wurden, ab. Daher werden die Symbole, die an dem beschädigten Abschnitt mit minimaler Performance liegen, gleichmäßig auf die Träger verteilt, selbst wenn die codierten Symbole beschädigt sind. Somit kann eine Zunahme der BER nach dem Kanalentschlüsseln minimiert werden, selbst wenn die Symbole für einen bestimmten Kanal alle beschädigt sind.
Die Auswahl des konstituierenden Decoders beim Kanaldecoder wird im folgenden Verfahren durchgeführt. Zuerst wird Bezug genommen auf einen Faltungscode mit einer beschränkenden Länge von K = 9 und einer Rate von R = 1/3. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden Erzeugendenpolynome gi durch Oktalzahlen repräsentiert. Der Faltungscode mit K = 9 und R = 1/3 hat eine freie Weglänge von d_frei = 18. Es wird darauf hingewiesen, dass 5685 Sätze existieren, wenn eine Suche für Faltungscodes mit K = 9, R = 1/3 und d_frei = 18 durchgeführt wird, indem die Erzeugendenpolynome g₁, g₂ und g₃ geändert werden. Hier werden nur nichtkatastrophale Codes ausgewählt. Weiterhin ist es notwendig, die Performanceverschlechterung zu vermeiden, selbst wenn ein bestimmter Träger vollständig ausfällt, indem für Anwendungen an das Multiträgersystem gesorgt wird. Unter diesem Gesichtspunkt ist es vorzuziehen, die freie Weglänge zu maximieren.
Als Referenzcode zum Performancevergleich wird ein Faltungscode mit (g₁, g₂, g₃) = (557, 663, 711) verwendet, welcher beim vorhandenen IS-95-System verwendet wird. Beim IS-95-System beträgt eine freie Wegstrecke des Faltungscodes d_frei = 18, und freie Weglängen zwischen konstituierenden Codes sind d_frei (g₅₅₇, g₆₆₃) = 9, d_frei (g₅₅₇, g₇₁₁) = 11 und d_frei (g₆₆₃, g₇₁₁) = 10. Eine Performance eines Faltungscodes kann unter Verwendung einer Formel für den oberen Grenzwert eines BERs vorhergesagt werden, welche durch eine Transferfunktion bestimmt wird.
Für das IS-95-System ist eine Transferfunktion für einen Faltungscode T(D,I)|I_I:1 = 5D¹⁸ + 7D²⁰ + O(D²¹) und eine BER-oberer-Grenzwert-Formel ist (∂/∂I)T(D,I)|_I=1 = 11D¹⁸ + 32D²⁰ + O(D²¹). Wenn der Faltungscode für das IS-95-System im Lichte eines konstituierenden Codes betrachtet wird, erfolgt eine katastrophale Fehlerausbreitung bei einer Kombination von Erzeugendenpolynomen g₁ und g₂. Wenn daher die Faltungscodes für das IS-95-System für das Multiträgersystem verwendet werden, ist es erforderlich, dass geeignet verschachtelt und herausgegriffen wird. Da die IS-95-Faltungscodes im Lichte der konstituierenden Codes die katastrophale Fehlerausbreitung aufweisen, ist es erforderlich, neue Faltungscodes zu suchen, die für das Multiträgersystem geeignet sind. Für K = 9, d_frei (g_i, g_j) ≤ 12 wurde über eine vollständige Computersuche herausgefunden, dass es keinen Faltungscode gibt, für den eine freie Wegstrecke zwischen konstituierenden Codes immer 12 beträgt. Daher gibt es nur acht Codes, die eine freie Wegstrecke von d_frei (g_i, g_j) ≥ 11 aufweisen. Es sind nicht nur die Codes, sondern auch die konstituierenden Codes nicht katastrophal. Das ein erster Term der BER-oberer-Grenzwert-Formel den meisten Einfluss aufweist, können der erste und der achte Code als die am besten optimalen Codes betrachtet werden. Da die Paare erster und achter Code, zweiter und siebter Code, dritter und vierter Code, und fünfter und sechster Code in reziproker Beziehung zueinander stehen, sind sie im Wesentlichen dieselben Codes. Daher existieren nur vier Codes.
Tabelle 1 ist angegeben, um eine Charakteristik eines Faltungscodierers mit K = 9 und R = 1/3 zu erklären.
[Tabelle 1]
In Tabelle 1 bedeutet d₁₂ in einem ersten Term d_(467,543) und wird nachfolgend in dieser Bedeutung verwendet. Zur Information: wenn die Codes mit den IS-95-Codes im Lichte des Terms der Formel für die obere Grenze der BER verglichen werden, besitzen die ersten und achten Codes eine bessere Performance als die IS-95-Codes, die dritten, vierten, fünften und sechsten Codes haben eine vergleichbare Performance mit den IS-95-Codes und die zweiten und siebten Codes haben eine schlechtere Performance als die IS-95-Codes. Daher wird bevorzugt, der achte (oder erste) Code verwendet.
Einstweilen existieren vier oder mehr Codes, deren freie Wegstrecken unter den konstituierenden Codes 12, 12 und 10 sind; unter diesen Codes ist (g₁, g₂, g₃) = (515, 567, 677) im Lichte des ersten Terms der BER-oberer-Grenzwert-Formel ein Erzeugendenpolynom für einen überragenden Code. In 10 ist das Ergebnis der Simulation für die Performance des Faltungscodes mit R = 1/3 in einer AWGN-Umgebung (Additive White Gaussian Noise) für den Fall gezeigt, bei dem Multiträger (Drei-Träger)-System eine optimale Performance ohne Beschädigung der jeweiligen Träger aufweist. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden die Simulationen der 11-13 alle in der AWGN-Umgebung durchgeführt. <Fall 1> repräsentiert eine R = 1/3-Faltungscode für ein existierendes IS-95-System, und <Fall 2> und <Fall 3> repräsentieren einen R = 1/3-Faltungscode der für das obige Verfahren gefunden wurde. <Fall 1 > IS-95 (g1 = 557, g2 = 663, g3 = 711) → dfrei = 18 <Fall 2> g1 = 731, g2 = 615, g3 = 537 → dfrei = 18 drei (g1, 92) = 11, dfrei (g1, g3) = 11, dfrei (g2, g3) = 12 <Fall 3> g1 = 515, g2 = 567, g3 = 677 → dfrei = 18 dfrei (g1, g2) = 11, dfrei (g1, g3) = 12, dfrei (g2, g3) = 10
Es erfolgt nun eine Beschreibung hinsichtlich des Falls, bei dem der R = 1/3-Faltungscode auf das Drei-Träger-System angewandt wird und ein bestimmter der drei Träger beschädigt (oder verloren) wird. Obwohl die ursprüngliche Codierrate 1/3 ist, bewirkt der Verlust eines Trägers, dass die Codierrate 1/2 wird. Daher ist in 11 das Ergebnis von Simulationen für die 1/2-Faltungscodes unter Verwendung der Erzeugendenpolynome für die 1/3-Faltungscodes gezeigt. In 11 können die entsprechenden Bedingungen durch die folgenden Fälle <Fall 1> bis <Fall 4> erklärt werden. 11 veranschaulicht den Graph für die schlechteste Performance für die R = 1/2-Faltungscodes unter Verwendung der Erzeugendenpolynome für die R = 1/3-Faltungscodes.
<Fall 1> Optimaler 1/2-Faltungscode → g₁ = 561, g₂ = 753, d_frei (g₁, g₂) = 12
<Fall 2> die schlechteste Performance, g₁ = 557, g₂ = 711 aus drei R = 1/2-Faltungscodes unter Verwendung der Erzeugendenpolynome (557, 663, 711) für einen R = 1/3-Faltungscode, der für das IS-95-System verwendet wird → katastrophale Fehlerpropagation tritt auf
<Fall 3> die schlechteste Performance, g₁ = 731, g₂ = 615 (d_frei (g₁, g₂) = 11) für einen R = 1/2-Faltungscode unter Verwendung des Erzeugendenpolynoms (731, 615, 537) für einen R = 1/3-Faltungscode
<Fall 4> die schlechteste Performance, g₁ = 567, g₂ = 677 (d_frei (g₁, g₂) = 10 für einen R = 1/2-Faltungscode unter Verwendung des Erzeugendenpolynoms (515, 567, 677) für einen R = 1/3-Faltungscode.
Wenn ein Träger in einem Drei-Träger-System beschädigt wird, das einen R = 1/3-Faltungscode verwendet, so wird die Codierrate R = 1/2. In diesem Fall wird ein Symbolverteilungsverfahren für den Symboldistributor ermittelt, indem die originalen R = 1/3-Faltungscodes unter Verwendung der folgenden Symbollöschmatrizen auf die drei Träger aufgeteilt werden, damit die Performanceverschlechterung minimiert wird, selbst wenn die Codierrate R = 1/2 wird. Beim einfachsten Verfahren werden die folgenden zwei Löschmatrizen erzeugt. Bei den folgenden Symbollöschmatrizen bedeutet "0" den Fall, bei dem ein Träger, dem ein entsprechendes Symbol bereitgestellt wird, beschädigt ist, und "1" bedeutet den Fall, indem der Träger, an dem das entsprechende Symbol geliefert wird, nicht beschädigt ist. Das heißt, das bedeutet den Fall, dass die Symbole entsprechend "0" einem bestimmten Träger zugeordnet werden, welcher während der Übertragung beschädigt wird. Daher wird eine der nachfolgenden verschiedenen Schablonen für die Symbollöschmatrix gewählt, welche die Performanceverschlechterung minimiert, selbst wenn ein Träger beschädigt ist, und der Symboldistributor 602 liefert die Symbole an die entsprechenden Träger unter Verwendung der gewählten Schablone. Die nachfolgenden sind Symbollöschmatrizen zum Herausfinden einer Schablone, welche für den Symboldistributor 602 verwendet wird.
Weiter wird eine m-Sequenz der Länge = 8 über eine Zwei-Stufen-GF(3) unter Verwendung einer m-Sequenz erzeugt. Für einen neunten Faltungscode wird eine Sequenz {1,2,0,2,2,1,0,1,2} erzeugt, und dann wird unter Verwendung dieser Sequenz die folgende Symbollöschmatrix D₃ erzeugt.
Weiterhin werden die folgenden Symbollöschmatrizen D₄ und D₅ unter Vertauschen der Zeilen der Symbollöschmatrix D₃ erzeugt.
Weiterhin wird eine Sequenz {2,1,0,1,1,0,1,2,1,0,0,0,2,1,2} durch Erzeugen von 15 Zufallszahlen über GF(3) unter Verwendung einer Zufallszahl erzeugt, und die folgende Symbollöschmatrix D₆ wird unter Verwendung der obigen Sequenz erzeugt.
Weiterhin werden die folgenden Symbollöschmatrizen D₇ und D₈ durch Vertauschen der Zeilen erzeugt, wie beim Verfahren, das die m-Sequenz verwendet.
Es folgt nun eine Beschreibung eines Faltungscodes mit einer Symbolrate von 1/6. Ein K = 9, R = 1/6-Faltungscode hat eine freie Weglänge d_frei = 37. Bei der Suche nach den Faltungscodes mit einer freien Weglänge von d_frei = 37 durch zufälliges Vertauschen der Erzeugendenpolynome g₁, g₂, ..., g₆ sollten die folgenden Bedingungen erfüllt sein.
Erstes sollte es ein R = 1/6-Faltungscode mit einer guten Decodierperformance sein.
Zweitens sollte es ein R = 1/4-Faltungscode mit einer guten Decodierperformance sein, der Erzeugendenpolynome (g₁, g₂, g₃, g₄), (g₁, g₂, g₃, g₄) und (g₃, g₄, g₅, g₆) aufweist, unter Berücksichtigung des Falls, dass einer der drei Träger des Drei-Träger-Systems beschädigt ist.
Drittens sollte es ein 1/2-Faltungscode mit einer guten Decodierperformance sein, der erzeugten Polynome (g₁, g₂), (g₃, g₄) und (g₅, g₆) aufweist, unter Berücksichtigung des Falls, dass zwei der drei Träger des Drei-Träger-Systems beschädigt sind.
Mit der zweiten und dritten Bedingung aus den obigen drei Bedingungen wird die Performanceverschlechterung minimiert, selbst wenn einer oder zwei der drei Träger vollständig ausfällen, was für das Multiträgersystem sorgt, bei welchem sechs Ausgangsbits des Faltungscodes zu zwei Bits auf drei Träger verteilt werden. Unter diesem Gesichtspunkt wird bevorzugt, dass der R = 1/4-Faltungscode unter R = 1/2-Faltungscode die maximale freie Wegstrecke aufweisen.
Ein Verfahren der Suche nach einem R = 1/2-Faltungscode, der die dritte Bedingung erfüllt, wird anhand der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich. Es existieren 35 nichtkatastrophale Faltungscodes mit R = 1/2, K = 9 und d_frei = 12. Eine obere Grenzformel für die BER ist wie folgt und ein Koeffizient c₁₂ des dominierenden Terms D¹² beim Ermitteln der BER liegt zwischen 33 und 123. (∂/∂I)T(D,I)|I=1 = c12D12 + c13D13 + ...
Zunächst existieren für die R = 1/6-Faltungscodes 180 R = 1/6-Faltungscodes mit d_frei = 37, welche die dritte Bedingung erfüllen. Es wird angenommen, dass d_frei (g_2i-1, g_2i) = 12. Hier existieren 58 Faltungscodes, bei welchen der erste Term der Formel für den oberen Grenzwert der BER für den R = 1/6-Faltungscode einen Koeffizient c₃₇ = 1 besitzt. Das Folgende sind die R = 1/6-Faltungscodes, die aus den 58 Faltungscodes nach der Performancebestätigung ausgewählt wurden.
Das Folgende sind 5 R = 1/6-Faltungscodes mit einer guten Decodierperformance, die unter den 12 1/6-Faltungscodes ausgewählt wurden, deren Performance verifiziert wurde.
Eine Performance der R = 1/2-Faltungscodes, die fünf Erzeugendenpolynome für den R = 1/6-Faltungscode verwenden, wird verifiziert, und weiterhin wird eine Performance der R = 1/4-Faltungscodes, die fünf Erzeugendenpolynome für den R = 1/6-Faltungscode verwenden, verifiziert. Zuerst wird eine Transferfunktion für die R = 1/2-Faltungscodes unter Bezugnahme auf Tabelle 2 beschrieben, in der die Erzeugendenpolynome durch eine Oktalzahl repräsentiert werden.
[Tabelle 2]
Ein R = 1/2-Faltungscode mit der höchsten Performance wird dadurch gesucht, indem die Performance der entsprechenden R = 1/2-Faltungscodes in Tabelle 2 verifiziert werden. Weiterhin werden die Performance der R = 1/2-Faltungscodes mit der Performance des optimalen R = 1/2-Faltungscodes, der für das IS-95-System verwendet wird, verglichen.
<Fall 1> Erzeugendenpolynom → (435, 657)₈, Nr. = 1, c₁₂ = 33
<Fall 2> Erzeugendenpolynom → (561, 753)₈, Nr. = 2, c₁₂ = 33, ein optimaler R = 1/2- Faltungscode, der beim IS-95-Stand verwendet wird.
<Fall 3> Erzeugendenpolynom → (557, 751)₈, Nr. = 7, c₁₂ = 40
<Fall 4> Erzeugendenpolynom → (453, 755)₈, Nr. = 9, c₁₂ = 40
<Fall 5> Erzeugendenpolynom → (471, 673)₈, Nr. = 11, c₁₂ = 50
<Fall 6> Erzeugendenpolynom → (531, 657)₈, Nr. = 17, c₁₂ = 52
<Fall 7> Erzeugendenpolynom → (561, 755)₈, Nr. = 22, c₁₂ = 57
<Fall 8> Erzeugendenpolynom → (465, 771)₈, Nr. = 24, c₁₂ = 58
Ein Performancevergleich zwischen den jeweiligen Fällen ist in 12 gezeigt. 12 stellt einen Performancevergleich unter den R = 1/2-konstituierenden Codes für den R = 1/6-Faltungscode dar. Es wird betont, dass die R = 1/2-konstituierenden Codes für den R = 1/6-Faltungscode eine ähnliche Performance wie der optimale R = 1/2-Faltungscode aufweist.
Tabelle 3 zeigt Transferfunktionen für die R = 1/6-Faltungscodes.
[Tabelle 3]
Die schlechteste Performance der R = 1/2-konstituierenden-Codes, die 5 R = 1/6-Faltungscodes mit der guten Decodierperformance aufweisen, sind unter Bezugnahme auf Tabelle 3 wie folgt.
<Fall 1> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscodes (Nr. = 1) mit Erzeugendenpolynomen von (457, 755, 551, 637, 523, 727)₈ → (523, 727)₈, c₁₂ = 68
<Fall 2> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscode (Nr. = 7) mit Erzeugendenpolynomen von (515, 677, 453, 755, 551, 717)₈ → (515, 677)₈, c₁₂ = 38
<Fall 3> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscode (Nr. = 8) mit Erzeugendenpolynomen von (545, 773, 557, 651, 455, 747)₈ → (545, 773)₈, c₁₂ = 38
<Fall 4> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscode (Nr. = 11) mit Erzeugendenpolynomen von (551, 677, 557, 651, 455, 747)₈ → (551, 677)₈, c₁₂ = 38
<Fall 5> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscode (Nr. = 29) mit Erzeugendenpolynomen von (515, 677, 455, 747, 531, 657)₈ → (515, 677)₈, c₁₂ = 38
Die schlechteste Performance für die R = 1/4-konstituierenden-Codes sind nachfolgend unter Verwendung der R = 1/6-Faltungscodes angegeben, deren Performance für die R = 1/2-konstiutierenden Codes verifiziert wurde.
<Fall 1> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscodes (Nr. = 1) mit Erzeugendenpolynomen von (457, 755, 551, 637, 523, 727)₈ → (551, 637, 523, 727)₈, c₂₄ = 5
<Fall 2> die schlechteste Performance eines R = 116-Faltungscodes (Nr. = 7) mit Erzeugendenpolynomen von (515, 677, 453, 755, 551, 717)₈ → (515, 677, 551, 717)₈, c₂₄ = 2
<Fall 3> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscodes (Nr. = 8) mit Erzeugendenpolynomen von (545, 773, 557, 651, 455, 747)₈ → (545, 773, 455, 747)₈, c₂₄ = 2
<Fall 4> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscodes (Nr. = 11) mit Erzeugendenpolynomen von (551, 677, 557, 651, 455, 747)₈ → (551, 677, 557, 651)₈, c₂₄ = 4
<Fall 5> die schlechteste Performance eines R = 1/6-Faltungscodes (Nr. 29) mit Erzeugendenpolynomen von (515, 677, 455, 747, 531, 657)₈ → (515, 677, 531, 657)₈, c₂₄ = 6
13 veranschaulicht einen Vergleich zwischen den schlechtesten Performanceeigenschaften der R = 1/2-konstituierenden-Codes, die n = 1/6-Faltungscodes mit der besten Performance verwenden.
Das Folgende sind R = 1/6-Faltungscodes mit der guten Decodierperformance, die unter dem R = 1 /6-Faltungscodes ausgewählt wurden, deren Performance für die verschiedenen Fälle in der oben beschriebenen Weise verifiziert wurde.
Um eine Symbollöschschablone zu finden, die beim Drei-Träger-System verwendbar ist, werden verschiedene Symbollöschmatrizen für den Fall in Betracht gezogen, bei dem ein Träger beschädigt ist, d.h., wenn die R = 1/6-Faltungscodes in R = 1/4-Faltungscodes übergehen. Der Grund für das Suchen der Symbollöschmatrixschablone ist derselbe, wie er für die R = 1/3-Faltungscodes beschrieben wurde. Die folgenden Matrizen können als eine Symbollöschmatrixschablone für ein Verfahren des Verteilens von Symbolen für R = 1/6-Faltungscodes verwendet werden.
Zieht man den Fall in Betracht, in dem zwei Träger des Drei-Träger-Systems beschädigt sind, so kann die folgende Symbollöschmatrixschablone bei einem Verfahren des Verteilens von Symbolen für R = 1/2-symbolgelöschte Faltungscodes verwendet werden, indem Erzeugendenpolynome für die R = 1/6-Faltungscodes mit einer guten Decodierperformance verwendet werden.
6 zeigt den Faltungscodierer 601 und den Symboldistributor 602 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der beispielhaften Ausführungsform hat der Faltungscodierer 601 eine Codierrate von R = 1/6 und verwendet Erzeugendenpolynome (545, 773, 557, 651, 455, 747). Die detaillierte Struktur des R = 1/6-Faltungscodierers ist in 7 dargestellt.
7 zeigt, dass nach Empfang der Eingangsdaten Verzögerungen 711-A bis 711-H die Eingangsdatenbits der Reihe nach verzögert. Während der aufeinanderfolgenden Verzögerung der Eingangsdatenbits geben ausschließliche ODER-Gatter 721-A bis 721-F codierte Symbole aus. Die codierten Symbole von 7 werden an den Symboldistributor 602 mit der Struktur gemäß 8 ausgegeben.
8 zeigt, dass der Symboldistributor 602 durch Schalter 811-A und 811-B implementiert ist. Wenn eine Symbolrate eines Taktgebers zur Steuerung der Schalter 811-A und 811-B mehr als sechsmal größer als eine Symbolrate des Symboldistributors 602 ist, so zeigt 8, dass die Symbole ohne Symbolverlust verteilt werden können. Das heißt, der Schalter 811-A empfängt der Reihe nach Eingangssymbole g₁, g₂, g₃, g₄, g₅, g₆, g₁ g₂, g₃, ... und der Schalter 811-B verteilt die Eingangssymbole auf Ausgangsknoten c₁, c₂, c₃, c₄, c₅ und c₆.
9 veranschaulicht das Übertragungsschema, welches den Kanalcodierer 601 und den Symboldistributor 602 von 6 aufweist.
Gemäß 9 addieren erste bis vierte CRC-Generatoren 911–914 CRC-Daten in einer spezifizierten Anzahl von Bits zu Eingangsdaten hinzu. Insbesondere wird ein 12-Bit-CRC zu den 172 Bitdaten der ersten Rate addiert; ein 8-Bit-CRC wird zu den 80 Bitdaten der zweiten Rate addiert; ein 6-Bit-CRC wird zu den 40 Bitdaten der dritten Rate addiert; und ein 6-Bit-CRC wird zu den 16 Bitdaten der vierten Rate addiert. Erste bis vierte Restbitgeneratoren 921–924 addieren 8 Restbits zu den CRC-addierten Daten hinzu. Daher gibt der erste Restbitgenerator 921 192 Bits aus; der zweite Restbitgenerator 922 gibt 96 Bits aus; der dritte Restbitgenerator 923 gibt 54 Bits aus; und der vierte Restbitgenerator 924 gibt 30 Bits aus.
Erste bis vierte Codierer 931–934 codieren Daten, die jeweils von den ersten bis vierten Restbitgeneratoren 921–924 ausgegeben werden. Hierbei kann ein K = 9, R = 1/6-Faltungscodierer für die Codierer 931–934 verwendet werden. In diesem Fall codiert der erste Codierer 931 die 192 Bitdaten, die vom ersten Restbitgenerator 921 ausgegeben wurden in 1152 Symbole der vollen Rate; der zweite Codierer 932 codiert die 96 Bitdaten, die vom zweiten Restbitgenerator 922 ausgegeben wurden, in 576 Symbole der 1/2-Rate; der dritte Codierer 933 codiert die 54 Bitdaten, die vom dritten Restbitgenerator 923 ausgegeben wurden, in 324 Symbole mit etwa einer 1/4-Rate; und der vierte Codierer 934 codiert die 30 Bitdaten, die durch den vierten Restbitgenerator 924 ausgegeben wurden, in 180 Symbole mit etwa 1/8-Rate.
Erste bis vierte Symboldistributoren 941–944 verteilen die Symbole, die jeweils durch die Codierer 931–934 ausgeglichen wurden. Hierbei erzeugt zum Zwecke des Symbolverteilens eine (nicht gezeigte) Kanalsteuerung Steuerungssignale, um die kanalcodierten Bits so zu verteilen, dass die Performanceverschlechterung während des Decodierens der empfangenen beschädigten Bits minimiert werden kann, wenn die codierten Symbole so übertragen werden, dass sie Symbolen eines anderen Systems beim selben Frequenzband überlagert sind. Die Symboldistributoren 941–944 ordnen dann die Sym bole, die durch die Codierer 931–934 ausgegeben werden, den entsprechenden Trägem gemäß den jeweiligen Steuersignalen zu.
Ratenanpasser 951–953 weisen jeweils einen Symbolwiederholer und eine Symbollöschvorrichtung auf. Die Ratenanpasser 951–953 passen die Raten der Symbole, die von den entsprechenden Symboldistributoren 942–944 ausgegeben werden an eine Rate der Symbole an, die durch den Symboldistributor 941 ausgegeben werden. Erste bis vierte Kanalverschachteler 961-964 verschachteln die durch den Symboldistributor 941 bzw. die Ratenanpasser 951–953 ausgegebenen Symbole.
Bei einem DS-CDMA-Kommunikationssystem können die Symboldistributoren 941–944 von 9 weggelassen werden.
Wie oben beschrieben wurde, haben beim Multiträgersystem, das das Frequenzüberlagerungsverfahren verwendet, die entsprechenden Träger eingeschränkte Übertragungsleistungen gemäß der Belastung der Frequenzbänder des bestehenden IS-95-Systems, was zu einem Verlust von Daten führt, die auf einem oder mehreren Trägerfrequenzbändern empfangen werden. Dadurch, dass dieses Problem gelöst wird, indem die Erzeugendenpolynome für den Kanalcodierer und ein Symbolverteilungsverfahren verwendet werden, ist es möglich, eine hohe Codierausbeute gegen den Datenverlust aufgrund von Trägerverlusten bereitzustellen, wodurch die Verschlechterung der Bitfehlerrate (BER) vermieden wird.
Beispiele für alternative Lösungen des Problems sind:
E1. Eine Kanalübertragungsvorrichtung für ein CDMA-Kommunikationssystem, das wenigstens zwei Träger verwendet, die umfasst:
einen Kanalcodierer, um zu übertragende Kanaldaten mit einer vorbestimmten Codierrate in Symbole zu codieren;
eine Kanalsteuerung, um ein Symbolverteilungssignal gemäß eines vorbestimmten Symbollöschmatrixmusters zu erzeugen, wobei das Symbollöschmatrixmuster so vorbestimmt ist, dass die Symbole auf die entsprechenden Träger mit einer minimalen Leis tungsverschlechterung verteilt werden, selbst wenn ein spezifischer Träger beschädigt ist; und
einen Symboldistributor, um die Symbole zu empfangen und empfangene Symbole gemäß dem Symbolverteilungssignal auf die Träger zu verteilen.
E2. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E1, wobei der Kanalcodierer ein Faltungscodierer mit einer Codierrate von R = 1/6 ist.
E3. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E1, wobei der Faltungscodierer die Symbole unter Verwendung eines der Erzeugendenpolynome in der folgenden Tabelle erzeugt:
E4. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E1, wobei der Symboldistributor umfasst:
einen ersten Selektor, um die empfangenen Symbole nacheinander zu multiplexen; und
einen zweiten Selektor, um die gemultiplexten Symbole gemäß dem Symbolverteilungssignal auf die Träger zu verteilen.
E5. Eine Kanalübertragungsvorrichtung für ein Mehrfachträger-CDMA-Kommunikationssystem, das wenigstens zwei Träger verwendet, die umfasst:
einen Kanalcodierer, um zu übertragende Kanaldaten mit einer vorbestimmten Codierrate in Symbole zu codieren;
einen Symboldistributor, um die Symbole zu empfangen und empfangene Symbole gemäß eines vorbestimmten Symbollöschmatrixmusters auf die Träger zu verteilen, wobei das Symbollöschmatrixmuster so vorbestimmt ist, dass die Symbole auf die jeweiligen Träger mit einer minimalen Leistungsverschlechterung verteilt werden, selbst wenn ein spezifischer Träger beschädigt ist;
einen Kanalverschachtler, um die verteilten Symbole kanalzuverschachteln;
einen Demultiplexer, um die verschachtelten Symbole auf die Träger zu verteilen;
eine Vielzahl von orthogonalen Modulatoren, um orthogonal modulierte Signale zu erzeugen, indem die verteilten Symbole mit orthogonalen Codes für die entsprechenden Kanäle multipliziert werden;
eine Vielzahl von Transmittern Spreizvorrichtungen, um die orthogonal modulierten Signale zu empfangen und Spreizsignale zu erzeugen, indem die empfangenen orthogonal modulierten Signale mit einem Spreizcode multipliziert werden; und
eine Vielzahl von Transmittern, um die Spreizsignale zu empfangen und die empfangenen Spreizsignale unter Verwendung der Träger übertragen.
E6. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E5, wobei der Kanalcodierer ein Faltungscodierer mit einer Codierrate von R = 1/6 ist.
E7. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E6, wobei der Faltungscodierer die Symbole unter Verwendung eines der Erzeugendenpolynome in der folgenden Tabelle erzeugt:
E8. Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Beispiel E5, wobei der Symboldistributor umfasst:
einen ersten Selektor, um die empfangenen Symbole nacheinander zu multiplexen; und
einen zweiten Selektor, um die gemultiplexten Symbole gemäß dem Symbolverteilungssignal auf die Träger zu verteilen.
E9. Kanalübertragungsverfahren für ein CDMA-Kommunikationssystem, welches wenigstens zwei Träger verwendet, das die folgenden Schritte umfasst:
Codieren von zu übertragenden Kanaldaten in Symbole mit einer vorbestimmten Codierrate; und
Empfangen der Symbole und Verteilen empfangener Symbole auf die Träger gemäß eines vorbestimmten Symbollöschmatrixmusters, wobei das Symbollöschmatrixmuster so vorbestimmt ist, dass die Symbole auf die entsprechenden Träger mit einer minimalen Leistungsverschlechterung verteilt werden, selbst wenn ein spezifischer Träger beschädigt ist.
E10. Kanalübertragungsverfahren von Beispiel 9, wobei der Kanalcodierer ein Faltungscodierer mit einer Codierrate von R = 1/6 ist.
E11. Kanalübertragungsverfahren nach Beispiel E9, wobei der Symbolverteilungsschritt die folgenden Schritte umfasst:
aufeinanderfolgendes Multiplexen der empfangenen Symbole; und
Verteilen der gemultiplexten Symbole auf die Träger gemäß dem Symbolverteilungssignal.
Es folgt eine Liste bevorzugter Ausführungen der Erfindung:
EMB1. Eine Kanalcodiervorrichtung, die umfasst:
eine Vielzahl von Verzögerungseinrichtungen, um ein Eingangsdatenbit zu verzögern, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen;
einen ersten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein erstes Symbol zu erzeugen;
einen zweiten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein zweites Symbol zu erzeugen;
eine dritten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits ein drittes Symbol zu erzeugen;
einen vierten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein viertes Symbol zu erzeugen;
einen fünften Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein fünftes Symbol zu erzeugen; und
einen sechsten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein sechstes Symbol zu erzeugen.
EMB2. Eine Kanalübertragungsvorrichtung für ein CDMA-Kommunikationssystem, die umfasst:
einen Kanalcodierer, der enthält:
eine Vielzahl von Verzögerungseinrichtungen, um ein Eingangsdatenbit zu verzögern, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen;
einen ersten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein erstes Symbol zu erzeugen;
einen zweiten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein zweites Symbol zu erzeugen;
einen dritten Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits ein drittes Symbol zu erzeugen;
einen vierten Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein viertes Symbol zu erzeugen;
einen fünften Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein fünftes Symbol zu erzeugen;
einen sechsten Operator, um über eine ausschließlich Unterverarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein sechstes Symbol zu erzeugen;
einen Kanalverschachtler, um die Symbole zu empfangen und die empfangenen Symbole kanalzuverschachteln;
einen orthogonalen Modulator, um ein orthogonal moduliertes Signal zu erzeugen, indem die verteilten Symbole mit einem orthogonalen Code für den Kanal multipliziert werden; und
eine Spreizvorrichtung, um ein Spreizsignal zu erzeugen, indem das orthogonal modulierte Signal mit einem Spreizcode multipliziert wird.
Die Kanalübertragungsvorrichtung nach Ausführung EMB2, wobei der Symboldistributor die von dem Kanalcodierer ausgegebenen Symbole gemäß einem Symbollöschmatrixmuster verteilt und das Symbollöschmatrixmuster so vorbestimmt ist, dass die Symbole auf die entsprechenden Träger mit einer minimalen Leistungsverschlechterung verteilt werden, selbst wenn ein spezifischer Träger beschädigt ist.
EMB1. Ein Kanalcodierverfahren für ein CDMA-Kommunikationssystem, das die folgenden Schritte umfasst:
verschiebendes Verzögern eines Eingangsdatenbits, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen;
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein erstes Symbol zu erzeugen;
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits, um ein zweites Symbol zu erzeugen;
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits, um ein drittes Symbol zu erzeugen;
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein viertes Symbol zu erzeugen;
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten und achten verzögerten Datenbits, um ein fünftes Symbol zu erzeugen; und
Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein sechstes Symbol zu erzeugen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, versteht sich für Fachleute auf dem Gebiet der Technik, dass verschiedene Änderungen der Form und der Details ohne ein Abweichen vom Umfang der Erfindung, die durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird, durchgeführt werden können.

Claims

Kanalcodiervorrichtung, die umfasst: eine Vielzahl von Verzögerungseinrichtungen, um ein Eingangsdatenbit zu verzögern, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen; einen ersten Operator, um über eine Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein erstes Symbol zu erzeugen; einen zweiten Operator, um über Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein zweites Symbol zu erzeugen; einen dritten Operator, um über Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits ein drittes Symbol zu erzeugen; einen vierten Operator, um über Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein viertes Symbol zu erzeugen; einen fünften Operator, um über Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten und achten verzögerten Datenbits ein fünftes Symbol zu erzeugen; und einen sechsten Operator, um über Ausschließlich-oder-Verarbeitung des Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits ein sechstes Symbol zu erzeugen.
Kanalübertragungsvorrichtung für ein CDMA-Kommunikationssystem, die eine Kanalcodiervorrichtung nach Anspruch 1 umfasst, und die des weiteren umfasst: einen Kanalverschachtler, um die Symbole zu empfangen und die empfangenen Symbole kanalzuverschachteln; einen orthogonalen Modulator, um ein orthogonal moduliertes Signal zu erzeugen, indem die verteilten Symbole mit einem orthogonalen Code für den Kanal multipliziert werden; und eine Spreizvorrichtung, um ein Spreizsignal zu erzeugen, indem das orthogonal modulierte Signal mit einem Spreizcode multipliziert wird.
Kanalcodierverfahren für ein CDMA-Kommunikationssystem, das die folgenden Schritte umfasst: verschiebendes Verzögern eines Eingangsdatenbits, um erste bis achte verzögerte Datenbits zu erzeugen; Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des dritten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein erstes Symbol zu erzeugen; Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, dritten, fünften, sechsten und achten verzögerten Datenbits, um ein zweites Symbol zu erzeugen; Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des zweiten, dritten, fünften und achten verzögerten Datenbits, um ein drittes Symbol zu erzeugen; Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein viertes Symbol zu erzeugen; Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des ersten, vierten, sechsten, und achten verzögerten Datenbits, um ein fünftes Symbol zu erzeugen; und Ausschließlich-oder-Verarbeitung des empfangenen Eingangsdatenbits und des ersten, zweiten, vierten, sechsten, siebten und achten verzögerten Datenbits, um ein sechstes Symbol zu erzeugen.